[發明專利]一種同時去除廢水中大分子污染物和離子污染物的材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202210975867.3
• 申請日: 2022-08-15
• 公開（公告）號: CN115318111B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 趙昕;張煒銘;汪林;吳有庭;陳晨;呂振華
• 申請（專利權）人: 南京大學;江蘇南大環保科技有限公司
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D61/14;B01D69/02;B01D69/12;B01J20/06;B01J20/26;B01J20/30;C02F1/44;C02F1/28;C02F101/10;C02F101/14;C02F101/20;C02F101/22;C02F10
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務所 32346
• 代理人: 郭靜

本發明公開了一種同時去除廢水中大分子污染物和離子污染物的材料及其制備方法，屬于膜分離技術領域。本發明通過在超濾膜骨架上接枝荷電基團后，利用金屬氧化物前驅體離子與荷電基團之間的電荷吸引作用，使前驅體均勻分布在膜孔道內部，然后原位轉化為功能性納米顆粒，從而在保留超濾膜高通量、低能耗優勢的同時，實現廢水中大分子污染物和離子型污染物的同步去除。

技術領域

本發明屬于膜分離技術領域，更具體地說，涉及一種同時去除廢水中大分子污染物和離子污染物的材料及其制備方法。

背景技術

隨著社會的進步和經濟的快速發展，各種環境污染加劇，水資源及污水廢水的亂排亂放嚴重危害人類健康，因此，水環境保護引起了人類社會的廣泛關注，水處理技術也開始逐漸發展起來。重金屬、砷、氟等無機離子型污染物具有生物毒性，磷是水體富營養化的主要因素，控制水中該類污染物的濃度對保障水質安全具有重要意義。

膜分離技術利用功能性分離膜為過濾介質，實現液液或氣液的高度分離純化，具有分離效率高、選擇性高、能耗低、無相變、操作簡單、占地面積少、無污染等優點，已在水資源、環境及傳統技術改造等領域獲得廣泛地應用。按膜材料的材質可將其大體分為無機膜和有機高分子膜兩大類別。相對于無機膜，有機高分子膜可塑性高，能夠根據實際需求獲得各種物化特性的膜材料，在工業化應用中占主導。例如納濾、反滲透、電滲析等膜分離技術，可以較好地實現水中的無機離子的有效分離，但通常需要較高的操作壓力或電驅動，耗能較高；超濾膜孔徑介于微濾和納濾之間，在較低的工作壓力下即可達到較高的運行通量，但傳統超濾膜主要是通過篩孔分離作用分離水中的大分子污染物，對無機離子型污染物基本不具有分離作用。

將無機納米顆粒通過填充、沉積、吸附或包裹于聚合物膜材料中，可以制備出有機-無機納米復合膜，從而能夠通過納米粒子的性能、組成、結構及形貌等的變化，在較多自由度下調控聚合物膜材料的性能。例如，申請號200810064727.0，申請日為2008年10月22日的發明專利申請公開了納米顆粒填充的有機無機雜化陽離子交換膜及其制備方法，該發明將無機納米顆粒與有機溶劑超聲波震蕩混合，制備鑄膜液，而后鑄膜液制膜，將膜浸漬、清洗和漂洗，將膜放入NaOH溶液中浸漬后清洗，得到納米顆粒填充的有機無機雜化陽離子交換膜。

又例如，申請號201910771709.4，申請日為2019年8月21日的發明專利申請公開了一種鋅基無機-有機雜化納米多孔分離膜的制備方法，該發明的雜化多孔分離膜制備采用分子層沉積技術，采用淋浴式垂直式反應室，反應前驅體自上而下進入反應腔，沉積循環數大于35，得到鋅基對苯二酚無機-有機雜化多孔分離膜。上述的復合膜以高分子有機膜為載體，在聚合物基質中摻入特定的無機納米顆粒，可以使膜材料獲得納米材料獨特的吸附或降解等性能，但這些膜并未能實現膜和納米材料的強化協同作用，而且存在負載量低、納米顆粒易團聚、易流失、分布不均等問題。

發明內容

1.要解決的問題

針對現有納米復合膜存在納米顆粒負載量低，納米顆粒易團聚、易流失、分布不均等問題，本發明提供一種同時去除廢水中大分子污染物和離子污染物的材料及其制備方法。通過在超濾膜骨架上接枝荷電基團使膜帶有電荷，而后利用金屬氧化物前驅體離子與荷電基團之間的電荷吸引作用，將前驅體均勻分布在膜孔道內部，然后采用多巴胺堿性溶液使前驅體原位轉化為功能性納米顆粒同時在膜表面形成多巴胺包覆層，得到能夠實現同時去除廢水中大分子污染物和離子污染物的材料。

2.技術方案

為了解決上述問題，本發明所采用的技術方案如下：

本發明的一種同時去除廢水中大分子污染物和離子污染物的材料的制備方法，包括以下步驟：

S10、對超濾膜進行化學修飾，使得超濾膜帶有電荷；

S20、將帶有電荷的超濾膜與金屬氧化物前驅體溶液接觸，使得金屬氧化物前驅體負載到所述超濾膜上，得到負載金屬氧化物前驅體的超濾膜，其中超濾膜帶有的電荷與金屬氧化物前驅體的電荷相反；